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让身体保持稳定:稳态与反馈

内分泌系统存在的原因:让身体的内环境保持稳定。认识稳态、设定点,以及那条在几乎每一种激素背后悄然运转的负反馈回路。

身体捍卫一个稳定的内环境

你的细胞只能在一个狭窄的条件范围内存活——温度、盐分、水分、酸碱度,以及血糖水平。然而外部世界剧烈波动,你也在一阵阵地进食、睡眠和劳作。稳态就是身体的这项工程:在外部的混乱之中,让内环境保持稳定。内分泌系统是它两大工具之一(另一个是神经),它尤其擅长那种缓慢而持续的调节,防止各项数值漂移。

要让某样东西保持稳定,身体需要一个瞄准的目标值。那个目标就是设定点——系统努力捍卫的水平,就像你给恒温器拨定的温度。当实际值偏离设定点时,身体会感知到这一差距并加以纠正。执行这种纠正的机制,就是反馈回路

负反馈,主力军

身体里最常见的回路是负反馈:某个动作的结果反过来把这个动作关掉。当某个数值升得太高时,一种反应把它降下来;当它降得太低时,一种反应把它升上去。这里的“负”并不是“坏”的意思——它的意思是“相反、抵消”。负反馈正是你的血糖、甲状腺水平和应激激素在飙升之后回到基线的原因。它是在几乎每一种激素背后默默运行的自我纠正。

BLOOD GLUCOSE: NEGATIVE FEEDBACK IN ACTION

  Set point ~ 90 mg/dL (4-6 mmol/L)

  You eat ->  blood glucose RISES (say to 140)
              |
              v
  Pancreas senses high glucose
              |
              v
  Beta cells release INSULIN
              |
              v
  Muscle & liver take up / store glucose
              |
              v
  Blood glucose FALLS back toward 90  ---+
                                         |  (gap closed,
  signal to release insulin switches OFF<+   loop quiets)

  ... and the mirror loop:
  glucose too LOW -> alpha cells release GLUCAGON
                  -> liver releases stored glucose -> rises back up
胰岛素降低过高的血糖,胰高血糖素升高过低的血糖——两条相反的回路共同捍卫同一个设定点。

注意这一对。胰岛素血糖高时释放,把它压下去;胰高血糖素在血糖低时释放,把它顶上来。两种相反的激素,各自被它所引起的那个变化关掉,共同把血糖钉在设定点附近。这种“两边一起推”的设计在内分泌学里随处可见,一旦你认出它,整个整个的器官系统都会变得可读。

当回路向前奔跑时

偶尔身体想要的恰恰相反——一条放大而非平息的回路。在正反馈中,某个动作的结果会加强这个动作,把某个数值迅速推向顶峰。它较为罕见,也更具风险,专门留给那些应当迅速发生并随即结束的事件:触发排卵的激素激增,或是分娩时越来越强、直到胎儿娩出的宫缩。正反馈攀向高潮然后停止;负反馈则维持一条平稳的线。